医療用レーザ装置
【課題】 損傷閾値の低い波長変換素子であっても、出力の高い可視レーザ光を得ることができる医療用レーザ装置を提供すること。
【解決手段】 患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えること。
【解決手段】 患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用のレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続発振する可視域の治療レーザ光を出射可能な治療用レーザ装置は、共振光学系内に波長変換素子である非線形結晶を配置し、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の赤外レーザ光をその第二高調波に変換して可視光のレーザ光を出力させるものであった（例えば、特許文献１参照）。近年では、ラマンファイバを利用して励起光源からの赤外レーザ光を長波長側に波長シフトさせ、発振器外に配置したＰＰＬＮ等の擬似位相整合素子を用いて、ラマンシフトさせた赤外レーザ光を光凝固治療に好ましいオレンジ色や赤色レーザ光に変換するようにした装置が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１７７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光凝固等に使用される治療レーザ光は、１Ｗ以上の高出力を求められる。一方、赤外の基本波レーザ光を可視光に変換する非線形結晶は損傷閾値が低く、高出力の基本波レーザ光を入射できないため、高出力の可視レーザ光を得難いという問題がある。また、ラマンシフトされたレーザ光は半値幅（スペクトル幅）が広くなりやすく、入力レーザ光の全体強度に対して波長変換素子の変換効率が低いという問題がある。またさらに、ラマンシフトされたレーザ光の中心波長は強度や温度等によってずれるため、所期する中心波長に合わせて構成された波長変換素子では波長変換後の出力がばらつく問題がある。波長変換する前の基本波レーザ光のスペクトル幅を狭くしたり、中心波長を固定したりすることはある程度可能であるが、一般的には精密な温度調整や付加的な波長固定のためのマスター光源を必要とし、複雑で高価なものとなる。
本発明は、上記問題点を鑑み、損傷閾値の低い波長変換素子であっても、出力の高い可視レーザ光を得ることができる医療用レーザ装置を提供することを技術課題とする。また、レーザ光源からのレーザ光のスペクトル幅が広くても、波長変換効率を良くして出力の高い可視レーザ光を得ることができ、さらには、中心波長が変動しても変換効率を落とさずに出力の高い可視レーザ光を得ることができる医療用レーザ装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、該波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、該波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、該合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の波長変換素子は、分極反転の周期構造を持つ擬似位相整合素子であって、空間的に分散されたレーザ光の各波長の光路位置で各波長に対応して擬似位相整合を満たす周期構造が連続的又は段階的に形成された擬似位相整合素子を持ち、該擬似位相整合素子を一体化した波長変換素子であることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）の医療用レーザ装置において、前記波長変換光学系は前記レーザ光源からのレーザ光の中心波長の変動分を含む波長範囲についても各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を備えることを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の何れかの医療用レーザ装置において、前記波長分散光学系及び波長合波光学系を導波路タイプの光学系で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、損傷閾値の低い波長変換素子であっても、出力の高い可視レーザ光を得ることができる。また、レーザ光源からのレーザ光のスペクトル幅が広くても、波長変換効率を良くして出力の高い可視レーザ光を得ることができる。またさらに、中心波長が変動しても変換効率を落とさずに出力の高い可視レーザ光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第一実施形態のレーザ装置を示す概略構成図である。図１において、１は赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源ユニットである。レーザ光源ユニット１は制御ユニット７０に接続されおり、制御ユニット７０はレーザ出力や凝固時間等の治療条件を設定するコントロールパネル７１に接続されている。
【０００７】
レーザ光源ユニット１は、ラマンファイバレーザが好適である。レーザ光源ユニット１の内部には、図２に示す様に、ラマンファイバ２０に励起光を入力する励起光源２５が配置されている。励起光源２５は、例えばＹｂドープのファイバレーザからなり、中心波長λａ＝1064nmの赤外光を発する。ラマンファイバ２０は、シリカ（SiO2）をベースとしてコア部分に酸化チタン（TiO2）がドープされた光ファイバ（非線形用光ファイバ）２１からなる。光ファイバ２１には誘導ラマン散乱により発生する波長λｂ（＝1180nm）の第１次ストークス光を反射させる一対のファイバ・ブラッグ・グレーティング（以下、ＦＢＧ）２２ａ，２２ｂが形成されている。また、出射端側には中心波長λａの光を反射し、中心波長λｂの光を透過するＦＢＧ２４が形成されている。なお、光ファイバ２１は通過するレーザ光の直線偏光を保持する偏光ファイバ（Polarization Maintaining Fiber）である。また、光ファイバ２１を偏光ファイバにする代わりに、レーザ光源ユニット１内又はその外にレーザ光を直線偏光に偏光する偏光素子を設ける場合も含む。
【０００８】
ここで、SiO2をベースにTiO2がドープされた光ファイバの誘導ラマン散乱特性を図３に示す。図３に示すように、SiO2にTiO2がドープされた光ファイバでは、約925cm-1付近と約400cm-1付近で誘導ラマン散乱のピークが現われている。従って、波長1064nmの励起光によって925cm-1のラマンシフトＰ１に対応する波長1180nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られる。この波長1180nmの光について、高反射率（９９％以上の反射）のＦＢＧ２２ａと一部透過（反射率８５％程）の出力用ＦＢＧ２２ｂで共振器を規定することにより、中心波長λｂ＝1180nmのレーザ光が取り出される。なお、ＦＢＧ２４により中心波長λａの励起光は光ファイバ２１を折り返し伝搬し、光ファイバ２１の誘導ラマン散乱をより活性化させる。
【０００９】
このラマンファイバレーザからなるレーザ光源ユニット１を出射した中心波長1180nmを、その第二高調波に波長変換することにより、医療用として好適な（特に眼科治療の光凝固に好適な）中心波長590nmのオレンジ色のレーザ光が得られる。また、ラマンファイバ２０としては、図３の約400cm-1付近における誘導ラマン散乱のピークを利用し、中心波長1180nmの１次ストークス光によって約400cm-1のラマンシフトＰ２に対応する約1240nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られるように一対のＦＢＧを追加し、中心波長1240nmのレーザ光を得るように構成しても良い。この場合、中心波長1240nmのレーザ光をその第二高調波に波長変換することにより、中心波長620nmの赤色レーザ光を得ることができる。
【００１０】
レーザ光源ユニット１から患者眼Ｅまでの光路には、レンズ２、波長分散光学系としての分散プリズム３及び偏向プリズム４、波長変換光学系としての波長変換素子５、波長合波光学系としての偏向プリズム６及び合波プリズム７、集光レンズ９、光ファイバ５０、デリバリ光学系５２が配置されている。また、合波プリズム７の前には赤外レーザ光を吸収する位置にビームストッパ８が配置されている。
【００１１】
レーザ光源ユニット１から出射したレーザ光は、レンズ２により平行ビームとされ、波長分散光学系としての分散プリズム３により空間的に分散（分離）される。レーザ光源ユニット１からのレーザ光は、ラマンシフトされることによりスペクトル線幅が広くなっているレーザ光である。例えば、レーザ光源ユニット１からは、中心波長1180nm、スペクトル幅±1.0nmのレーザ光が出力される。このレーザ光は、連続的な波長分布をしているが、説明の簡便の為、λ１，λ２，…，λｉ，…，λｎ（λ１が最も短波長側、λｉが中心波長、λｎが最も長波長側）という離散的な波長が分散プリズム３に入射すると考える。例えば、分散の幅を波長0.1nmとすれば、波長λ１〜λ21の２１本の波長に分散される。波長λ１〜λｎのレーザ光は、分散プリズム３の波長分散性に応じて、それぞれ異なる方向に曲げられる。偏向プリズム４は空間的に分散されたレーザ光を互いに平行近くにするもので、省略可能である。偏向プリズム４により平行にされた波長λ１〜λｎのレーザ光は、各波長をその第二高調波に変換する波長変換素子５（波長変換光学系）に入射する。
【００１２】
波長変換光学系としての波長変換素子５には、好ましくは、MgO:PPLN結晶の非線形結晶（擬似位相整合結晶）を用いる。擬似位相整合結晶は、非線形光学材料の分極方向がコヒーレンス長の周期で交互に反転して位相整合条件を満たす構造をとることによって、入射した基本波をその第二高調波へと変換する素子である。図４（ａ），（ｂ）の＋ｄ、−ｄは分極極性を表す。
【００１３】
図４（ａ）は実施形態の擬似位相整合結晶の構造を示す模式図である。また、図５は基本波の波長と擬似位相整合結晶の分極反転周期との関係を示したものである。図５に示すように、入射する各基本波波長に対する適切な分極反転周期Λがある。この関係を基に、波長変換素子５は波長λ１〜λｎの各光路位置に対応させた分極反転周期Λ１〜Λｎの周期構造を持つ擬似位相整合結晶を一体化して形成したものである。この例ではλ１，λ２，…，λｎの各波長間を補間するように分散した周期構造を連続的に変化させているが、λ１，λ２，…，λｎ毎にステップ的に変化させた構造であっても良い。分極反転周期Λ１〜Λｎのそれぞれの波長変換部分は、波長に対する許容幅があるので、さほど効率を落とすことなく波長変換できる。この分極反転の周期構造は、周知の電界印加法等により形成することができる。さらに、基本波のバンド幅である波長λ１〜λｎよりも短波長側及び長波長側についても、入射する基本波の中心波長の変動分α（−α、＋α）を見込んだ範囲まで、各波長に対応した分極反転の周期構造を形成しておくことが好ましい。また、波長分散光学系としての分散プリズム３及び偏向プリズム４も、中心波長の変動分αを含むスペクトル幅まで分散できるものとしておく。
【００１４】
なお、波長変換光学系を構成する波長変換素子は図４（ａ）のように一体的に形成することが好ましいが、波長λ１〜λｎの各光路位置で、それぞれに対応した周期構造を持つ波長変換素子を個別に形成したものを組み合わせても良い。また、分極反転周期は＋ｄ、−ｄが隣合う実行部を含む周期をいうため、図４（ａ），（ｂ）に示すような実行部が常に隣合う周期構造でなくてもよい。本実施形態では擬似位相整合結晶の出射端は入射光の光軸に対して図４（ａ）に示すようにある程度の角度を持っているが、そのままでもよい。出射端の角度は実際には浅いため、屈折による出射光への影響が少ない。出射端が入射光の光軸に対して直交する構造であっても、波長変換に影響がないため、そのように作ってもよい。
【００１５】
このように赤外レーザ光を空間的に分散すると供に上記のような構造の波長変換素子５により、損傷閾値が低い波長変換素子であっても高いエネルギー密度を持つレーザ光が入射可能となり、結果的に高出力の可視レーザ光に波長変換できる。すなわち、分散プリズム３によって基本波のレーザ光は空間的に波長λ１〜λｎに分散されているため、そのエネルギー密度も分散されて波長変換素子５に入射することとなる。したがって、レーザ光源ユニット１から出力の高いレーザ光を出射させても、各波長λ１〜λｎに対応した波長変換部分ではダメージが軽減され、高効率な波長変換が可能となる。これにより、光凝固等の治療レーザ光として必要な１Ｗ以上の高出力を得ることが可能となる。また、基本波のレーザ光のスペクトル幅（半値幅）が広くても、波長変換素子５は分散した基本波波長λ１〜λｎに対応して適切な周期構造を持つため、各基本波波長がそれぞれ波長毎に変換され、全体では波長変換効率が良くなる。
【００１６】
本実施形態では波長変換素子として、図４（ａ）に示した擬似位相整合結晶を用いたが、図４（ｂ）に示す、一律な分極反転周期構造を持っている擬似位相整合結晶を用いてもよい。この擬似位相整合結晶では中心波長λｉに対応させ、分極反転周期をΛｉとしている。この擬似位相整合結晶にλ１〜λｎのレーザ光が入射した場合、波長変換効率はλｉが一番高く、λｉからλ１、またはλｎに向かって波長が変わっていくに従って低くなる。しかしながら、中心波長λｉからλ１やλｎの変位はそれ程大きくない上に、分極反転周期がΛｉであってもλｉ周辺の波長は充分変換される。さらに、入射レーザ光の波長が分解されたことにより各波長毎のスペクトル幅（半値幅）が狭くなり、各波長の変換効率が上がる。このため、入射レーザ光を空間的に分解せず、一光束として波長変換する場合と比べると効率的な波長変換ができる。それに加えて、図４（ｂ）の擬似位相整合結晶でも空間的に波長分解されたレーザ光を入射させるため、各波長毎のレーザ光のエネルギーが小さくなり、損傷閾値の低い擬似位相整合結晶であっても、出力の高いレーザ光源を用いることができる。また、各波長毎のスペクトル幅が狭いことから、効率的な波長変換ができる。しかし、効率的な波長変換に好ましいのは図４（ａ）の擬似位相整合結晶である。
【００１７】
またさらに、ラマンシフトされたレーザ光の中心波長λｉは出力や温度等によって変動するが、波長変換素子５を通過する位置が変わるだけであり、各位置の反転周期構造部分で効率よく波長変換される。このため、精密な温度調整や付加的な波長固定のための対策が不要となり、装置構成を複雑とすることなく、コスト的に有利な装置が実現できる。なお、中心波長λｉが大きく変動する場合、その変動分αを見込んで余裕を持たせた分極反転の周期構造部分（波長λ１−αまで対応する部分、波長λｎ＋αまで対応する部分）を波長変換素子５に形成しておくと、効率の良い波長変換を維持できる。例えば、中心波長λｉ＝1180nm、スペクトル幅±1.0nm、変動α＝±2.0nmとすれば、波長1177〜1183nmの範囲に対応するように各波長の入射光路位置に合わせて周期構造部分を形成しておく。
【００１８】
波長変換素子５で波長変換されて出射した第二高調波（波長λ１／２〜λｎ／２、さらには中心波長が変動した波長）は、その空間的な分散が偏向プリズム４及び合波プリズム７により再び一つに合波される。偏向プリズム４及び合波プリズム７は、中心波長が変動した場合の変動分を含めて一つに合波する構成とすることにより、波長変換後の光路補正が不要となる。このとき、偏向プリズム６を通過したレーザ光は長波長よりも短波長の方が強く屈折されているため、波長変換素子５で変換されなかった赤外レーザ光は第二高調波の可視レーザ光と分離され、合波プリズム７の前に設けられたビームストッパ８で吸収される。従って、合波プリズム７では可視レーザ光のみが合波される。合波された可視レーザ光は集光レンズ９を通り、光ファイバ５０へと導かれる。
【００１９】
光ファイバ５０の出力端は、患者眼Ｅにレーザ光を導光するためのデリバリ光学系５２に接続されている。デリバリ光学系５２は、リレーレンズ５３、レーザ光のスポットサイズを変更するためのズームレンズ５４、対物レンズ５５、レーザ光を患者眼Ｅに向けて反射するミラー５６を備える。デリバリ光学系５２はスリットランプ６０が持つ双眼の顕微鏡部６１に取り付けられている。また、患者眼Ｅはスリットランプ６０が備える照明部６２により照明される。光凝固治療では、デリバリ光学系５２から出射したレーザ光は、コンタクトレンズ６５を介して患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００２０】
上記の第一実施形態では波長分散光学系及び波長合波光学系にプリズムを用いたが、これに限るものではない。透過型又は反射型の回折格子やホログラフィー素子を使用することも可能である。
【００２１】
図６は第二実施形態のレーザ装置の概略構成図であり、図１と同符号の構成要素は基本的に同一であるため、ここでの説明は省略する。第一の実施形態ではプリズムを用いたレーザ光の波長分散、波長合波であったが、第二実施形態ではそれらの素子を光導波路タイプの光学系に置き換えたものである。図６において、３００は波長分散光学系としてのアレイ導波路回折格子（以下、ＡＷＧ：Arrayed Light wave Gratings）であり、４００は波長合波光学系としてのＡＷＧである。ＡＷＧは一本の入力レーザ光から波長毎の複数本の光束に分解したり、逆に、複数波長の入力レーザを一本の光束に合一したりする光合分波器の一つである。ＡＷＧは通信分野におけるＷＤＭ（波長分割多重）システムで用いられているものであり（例えば、特開２００４−１２６１３１号公報等を参照）、ＰＬＣ（Planer Lightwave Circuits）技術によりシリコンや石英基板上に、導波路を形成した光回路である。
【００２２】
ＡＷＧ３００，３００の構成を簡単に説明する。ＡＷＧ３００の基板３１上には、入力導波路３２、回折格子を形成しているスラブ導波路３３、長さの異なる複数のアレイ導波路３４、スラブ導波路３５、それぞれの波長毎に複数のレーザ光を出力する出力導波路３６が設けられている。また、ＡＷＧ４００の基板４１には、複数本のレーザ光を入力する入力導波路４２、スラブ導波路４３、アレイ導波路４４、スラブ導波路４５、可視レーザ光の出力導波路４６、赤外レーザ光の出力導波路４７が設けられている。
【００２３】
レーザ光源ユニット１からの赤外レーザ光はファイバ３０に導光され、その出力端は入力導波路３２に接続されている。入力導波路３２に入力された赤外レーザ光は、スラブ導波路３３へと到る。スラブ導波路３３は回折格子の役割を持つため、入射した赤外レーザ光は波長毎に拡散し、分光する。分光されたレーザ光は同位相でアレイ導波路３４に分配され、アレイ導波路３４内を通過する際にそれぞれの波長によって導波路長差に応じた位相差が与えられ、スラブ導波路３５で互いに干渉してそれぞれの波長毎にスペクトル分解（先の例と同様に波長λ１〜λｎと好ましくは中心波長の変動分±αを見込んだ波長範囲に分散）されて出力導波路３６へと集光する。その際、アレイ導波路３４で与えられた位相差により波長によって焦点位置が移動するため、各波長に応じてそれぞれ異なる位置に設けられた導波路にレーザ光が入射する。従って、出力導波路３６に複数設けられている導波路にはそれぞれの波長毎にレーザ光が分配される。
【００２４】
ＡＷＧ３００の出力導波路３６と第二高調波変換用の波長変換素子３８とは、複数のファイバ３７で接続されており、波長変換素子３８とＡＷＧ４００の入力導波路４２も同様に複数のファイバ４０で接続されている。この波長変換素子３８は第一実施形態の波長変換素子５と基本的に同様な構成であり、複数のファイバ３７で導光される各波長（λ１〜λｎと好ましくはこれに中心波長の変動分±αを見込んだ波長範囲）の入射位置に対応した分極反転周期の周期構造を持つ擬似位相整合結晶を一体化して形成したものである。ただし、この第二実施形態における波長変換素子３８は、各入射波長に応じた導波路系を備えていることを特徴としている。
【００２５】
図７に示されるように、波長変換素子３８の擬似位相整合結晶に物理的に切り込みを入れ、凸部３８ａを導波路として複数形成し、波長変換を実現する。図７（ａ）は赤外レーザ光の光路に対して横から見た図で、図７（ｂ）は波長変換素子３８をレーザ光入射側から見た断面図である。各波長に対応する入射光路位置に凸部３８ａが形成されている。波長変換素子３８に用いる擬似位相整合結晶を作る際に、予め周期分極反転構造が作製されているＬＮ（LiNbO3）基板（凸部３８ａの基板）と、これより屈折率の低いＬＴ（LiTaO3）基板３８ｂとを接合させる。基板同士を直接接合した後、光導波路となる上基板を研磨によって薄膜化し、ダイシングソーを用いて凸部３８ａを複数形成する。凸部３８ａの切断面を鏡面化することによって、凸部３８ａと接する空気との屈折率の違いで上面と左右の面でで全反射が起こる。また、凸部３８ａの下にＬＴ基板があるため、凸部３８ａの下面でも全反射が起こる。従って、凸部３８ａ内は上下左右すべての面が全反射となり、導波路となる。これらの各凸部３８ａに入力となる赤外レーザ光の各波長に対応するファイバ３７がそれぞれ融着されている。また、凸部３８ａの出力側にはそれぞれに対応するファイバ４０が融着されて、波長変換素子を通過したレーザ光の導波路を形成する。この構成によって、各波長の波長変換が導波路上で行われる。
【００２６】
凸部３８ａの幅は導波路を形成するために、好ましくは４〜５μｍである。なお、本実施形態では、周期分極反転構造が作製されているＬＮ基板にＬＮ基板より屈折率の低い基板として、ＬＴ基板を接合させたが、これに限るものではない。ＭｇＯドープＬＮ基板を用いてもよい。また、本実施形態では、物理的加工により導波路となる凸部を形成したが、これに限るものではない。プロトン交換法により擬似位相整合結晶に導波路を形成してもよい。この方法では図５（ｂ）の凸部３８ａのような物理的な切り込みによる導波路の形成ではなく、擬似位相整合結晶に化学処理を行い、凸部３８ａにあたる位置に導波路を形成する。従って、この方法では擬似位相整合結晶に複数の導波路が形成される。
【００２７】
第二実施形態の波長変換素子３８では溝をつけることで導波路を形成したが、これに限るものではない。波長変換素子３８の入射側と出射側にマイクロレンズアレイを融着し、そこにそれぞれに対応するファイバを融着することで、入力及び出力レーザ光の光軸を合わせることでもよい。
【００２８】
ＡＷＧ４００では入力導波路４２で複数本の入力レーザ光を受け、出力導波路４６で可視レーザ光を一つに合波すると共に、残りの基本波の赤外レーザ光を一つに合波する働きを持っている。波長毎に分けられた複数のレーザ光はスラブ導波路４３で回折され、アレイ導波路４４でそれぞれの波長毎に位相差を与えられる。レーザ光はスラブ導波路４５で可視域と赤外域が別々の場所に集光され、可視レーザ光は出力導波路４６へ、赤外レーザ光は出力導波路４７へとそれぞれ合波される。
【００２９】
ＡＷＧ４００には波長変換素子３８で波長変換されなかった基本波の赤外レーザ光を導光光学系５２へと導かないために、スラブ導波路４５で赤外レーザ光を出力導波路４７へと導き、ファイバ４８を介してビームストッパ４９で赤外レーザ光を吸収する。なお、スラブ導波路からの赤外レーザ光の分波による赤外レーザ光のダンプに限らない。可視と赤外が混在したレーザ光が通る導波路内にダイクロイックミラーを作り込むことによって、赤外光のみを導波路から取り出し、ダンパに吸収される構成であってもよい。また、導波路からのレーザ光をレンズでダイクロイックミラーに導き、可視レーザ光と赤外レーザ光を分けた後で、可視レーザ光のみを別の導波路に導いてもよい。
【００３０】
この第二実施形態のように波長分散光学系、波長変換光学系及び波長合波光学系を導波路タイプとすれば、第一実施形態と同様の効果に加え、アライメント調整が不要となり、高信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第一実施形態の構成を示す図である。
【図２】レーザ光源ユニットの内部構造を示す図である。
【図３】本発明で使用するラマンファイバの誘導ラマン散乱特性を示す図である。
【図４】本実施形態の擬似位相整合結晶の構造を示す図である。
【図５】基本波波長と擬似位相整合結晶の分極反転周期との対応を示すグラフである。
【図６】第二実施形態の構成を示す図である。
【図７】導波路タイプの波長変換素子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ レーザ光源ユニット
３ 分散プリズム
４、６偏向プリズム
５ 波長変換素子
７ 合波プリズム
８ ビームストッパ
２０ ラマンファイバ
２５ 励起光源
３７、４０ ファイバ
３８ 波長変換素子
４９ ビームストッパ
５２ デリバリ光学系
６０ スリットランプ
７０ 制御ユニット
３００、４００ ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用のレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続発振する可視域の治療レーザ光を出射可能な治療用レーザ装置は、共振光学系内に波長変換素子である非線形結晶を配置し、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の赤外レーザ光をその第二高調波に変換して可視光のレーザ光を出力させるものであった（例えば、特許文献１参照）。近年では、ラマンファイバを利用して励起光源からの赤外レーザ光を長波長側に波長シフトさせ、発振器外に配置したＰＰＬＮ等の擬似位相整合素子を用いて、ラマンシフトさせた赤外レーザ光を光凝固治療に好ましいオレンジ色や赤色レーザ光に変換するようにした装置が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１５１７７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２１５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光凝固等に使用される治療レーザ光は、１Ｗ以上の高出力を求められる。一方、赤外の基本波レーザ光を可視光に変換する非線形結晶は損傷閾値が低く、高出力の基本波レーザ光を入射できないため、高出力の可視レーザ光を得難いという問題がある。また、ラマンシフトされたレーザ光は半値幅（スペクトル幅）が広くなりやすく、入力レーザ光の全体強度に対して波長変換素子の変換効率が低いという問題がある。またさらに、ラマンシフトされたレーザ光の中心波長は強度や温度等によってずれるため、所期する中心波長に合わせて構成された波長変換素子では波長変換後の出力がばらつく問題がある。波長変換する前の基本波レーザ光のスペクトル幅を狭くしたり、中心波長を固定したりすることはある程度可能であるが、一般的には精密な温度調整や付加的な波長固定のためのマスター光源を必要とし、複雑で高価なものとなる。
本発明は、上記問題点を鑑み、損傷閾値の低い波長変換素子であっても、出力の高い可視レーザ光を得ることができる医療用レーザ装置を提供することを技術課題とする。また、レーザ光源からのレーザ光のスペクトル幅が広くても、波長変換効率を良くして出力の高い可視レーザ光を得ることができ、さらには、中心波長が変動しても変換効率を落とさずに出力の高い可視レーザ光を得ることができる医療用レーザ装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１） 患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、該波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、該波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、該合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の波長変換素子は、分極反転の周期構造を持つ擬似位相整合素子であって、空間的に分散されたレーザ光の各波長の光路位置で各波長に対応して擬似位相整合を満たす周期構造が連続的又は段階的に形成された擬似位相整合素子を持ち、該擬似位相整合素子を一体化した波長変換素子であることを特徴とする。
（３） （１）又は（２）の医療用レーザ装置において、前記波長変換光学系は前記レーザ光源からのレーザ光の中心波長の変動分を含む波長範囲についても各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を備えることを特徴とする。
（４） （１）〜（３）の何れかの医療用レーザ装置において、前記波長分散光学系及び波長合波光学系を導波路タイプの光学系で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、損傷閾値の低い波長変換素子であっても、出力の高い可視レーザ光を得ることができる。また、レーザ光源からのレーザ光のスペクトル幅が広くても、波長変換効率を良くして出力の高い可視レーザ光を得ることができる。またさらに、中心波長が変動しても変換効率を落とさずに出力の高い可視レーザ光を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第一実施形態のレーザ装置を示す概略構成図である。図１において、１は赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源ユニットである。レーザ光源ユニット１は制御ユニット７０に接続されおり、制御ユニット７０はレーザ出力や凝固時間等の治療条件を設定するコントロールパネル７１に接続されている。
【０００７】
レーザ光源ユニット１は、ラマンファイバレーザが好適である。レーザ光源ユニット１の内部には、図２に示す様に、ラマンファイバ２０に励起光を入力する励起光源２５が配置されている。励起光源２５は、例えばＹｂドープのファイバレーザからなり、中心波長λａ＝1064nmの赤外光を発する。ラマンファイバ２０は、シリカ（SiO2）をベースとしてコア部分に酸化チタン（TiO2）がドープされた光ファイバ（非線形用光ファイバ）２１からなる。光ファイバ２１には誘導ラマン散乱により発生する波長λｂ（＝1180nm）の第１次ストークス光を反射させる一対のファイバ・ブラッグ・グレーティング（以下、ＦＢＧ）２２ａ，２２ｂが形成されている。また、出射端側には中心波長λａの光を反射し、中心波長λｂの光を透過するＦＢＧ２４が形成されている。なお、光ファイバ２１は通過するレーザ光の直線偏光を保持する偏光ファイバ（Polarization Maintaining Fiber）である。また、光ファイバ２１を偏光ファイバにする代わりに、レーザ光源ユニット１内又はその外にレーザ光を直線偏光に偏光する偏光素子を設ける場合も含む。
【０００８】
ここで、SiO2をベースにTiO2がドープされた光ファイバの誘導ラマン散乱特性を図３に示す。図３に示すように、SiO2にTiO2がドープされた光ファイバでは、約925cm-1付近と約400cm-1付近で誘導ラマン散乱のピークが現われている。従って、波長1064nmの励起光によって925cm-1のラマンシフトＰ１に対応する波長1180nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られる。この波長1180nmの光について、高反射率（９９％以上の反射）のＦＢＧ２２ａと一部透過（反射率８５％程）の出力用ＦＢＧ２２ｂで共振器を規定することにより、中心波長λｂ＝1180nmのレーザ光が取り出される。なお、ＦＢＧ２４により中心波長λａの励起光は光ファイバ２１を折り返し伝搬し、光ファイバ２１の誘導ラマン散乱をより活性化させる。
【０００９】
このラマンファイバレーザからなるレーザ光源ユニット１を出射した中心波長1180nmを、その第二高調波に波長変換することにより、医療用として好適な（特に眼科治療の光凝固に好適な）中心波長590nmのオレンジ色のレーザ光が得られる。また、ラマンファイバ２０としては、図３の約400cm-1付近における誘導ラマン散乱のピークを利用し、中心波長1180nmの１次ストークス光によって約400cm-1のラマンシフトＰ２に対応する約1240nmにピークを持った誘導ラマン散乱が得られるように一対のＦＢＧを追加し、中心波長1240nmのレーザ光を得るように構成しても良い。この場合、中心波長1240nmのレーザ光をその第二高調波に波長変換することにより、中心波長620nmの赤色レーザ光を得ることができる。
【００１０】
レーザ光源ユニット１から患者眼Ｅまでの光路には、レンズ２、波長分散光学系としての分散プリズム３及び偏向プリズム４、波長変換光学系としての波長変換素子５、波長合波光学系としての偏向プリズム６及び合波プリズム７、集光レンズ９、光ファイバ５０、デリバリ光学系５２が配置されている。また、合波プリズム７の前には赤外レーザ光を吸収する位置にビームストッパ８が配置されている。
【００１１】
レーザ光源ユニット１から出射したレーザ光は、レンズ２により平行ビームとされ、波長分散光学系としての分散プリズム３により空間的に分散（分離）される。レーザ光源ユニット１からのレーザ光は、ラマンシフトされることによりスペクトル線幅が広くなっているレーザ光である。例えば、レーザ光源ユニット１からは、中心波長1180nm、スペクトル幅±1.0nmのレーザ光が出力される。このレーザ光は、連続的な波長分布をしているが、説明の簡便の為、λ１，λ２，…，λｉ，…，λｎ（λ１が最も短波長側、λｉが中心波長、λｎが最も長波長側）という離散的な波長が分散プリズム３に入射すると考える。例えば、分散の幅を波長0.1nmとすれば、波長λ１〜λ21の２１本の波長に分散される。波長λ１〜λｎのレーザ光は、分散プリズム３の波長分散性に応じて、それぞれ異なる方向に曲げられる。偏向プリズム４は空間的に分散されたレーザ光を互いに平行近くにするもので、省略可能である。偏向プリズム４により平行にされた波長λ１〜λｎのレーザ光は、各波長をその第二高調波に変換する波長変換素子５（波長変換光学系）に入射する。
【００１２】
波長変換光学系としての波長変換素子５には、好ましくは、MgO:PPLN結晶の非線形結晶（擬似位相整合結晶）を用いる。擬似位相整合結晶は、非線形光学材料の分極方向がコヒーレンス長の周期で交互に反転して位相整合条件を満たす構造をとることによって、入射した基本波をその第二高調波へと変換する素子である。図４（ａ），（ｂ）の＋ｄ、−ｄは分極極性を表す。
【００１３】
図４（ａ）は実施形態の擬似位相整合結晶の構造を示す模式図である。また、図５は基本波の波長と擬似位相整合結晶の分極反転周期との関係を示したものである。図５に示すように、入射する各基本波波長に対する適切な分極反転周期Λがある。この関係を基に、波長変換素子５は波長λ１〜λｎの各光路位置に対応させた分極反転周期Λ１〜Λｎの周期構造を持つ擬似位相整合結晶を一体化して形成したものである。この例ではλ１，λ２，…，λｎの各波長間を補間するように分散した周期構造を連続的に変化させているが、λ１，λ２，…，λｎ毎にステップ的に変化させた構造であっても良い。分極反転周期Λ１〜Λｎのそれぞれの波長変換部分は、波長に対する許容幅があるので、さほど効率を落とすことなく波長変換できる。この分極反転の周期構造は、周知の電界印加法等により形成することができる。さらに、基本波のバンド幅である波長λ１〜λｎよりも短波長側及び長波長側についても、入射する基本波の中心波長の変動分α（−α、＋α）を見込んだ範囲まで、各波長に対応した分極反転の周期構造を形成しておくことが好ましい。また、波長分散光学系としての分散プリズム３及び偏向プリズム４も、中心波長の変動分αを含むスペクトル幅まで分散できるものとしておく。
【００１４】
なお、波長変換光学系を構成する波長変換素子は図４（ａ）のように一体的に形成することが好ましいが、波長λ１〜λｎの各光路位置で、それぞれに対応した周期構造を持つ波長変換素子を個別に形成したものを組み合わせても良い。また、分極反転周期は＋ｄ、−ｄが隣合う実行部を含む周期をいうため、図４（ａ），（ｂ）に示すような実行部が常に隣合う周期構造でなくてもよい。本実施形態では擬似位相整合結晶の出射端は入射光の光軸に対して図４（ａ）に示すようにある程度の角度を持っているが、そのままでもよい。出射端の角度は実際には浅いため、屈折による出射光への影響が少ない。出射端が入射光の光軸に対して直交する構造であっても、波長変換に影響がないため、そのように作ってもよい。
【００１５】
このように赤外レーザ光を空間的に分散すると供に上記のような構造の波長変換素子５により、損傷閾値が低い波長変換素子であっても高いエネルギー密度を持つレーザ光が入射可能となり、結果的に高出力の可視レーザ光に波長変換できる。すなわち、分散プリズム３によって基本波のレーザ光は空間的に波長λ１〜λｎに分散されているため、そのエネルギー密度も分散されて波長変換素子５に入射することとなる。したがって、レーザ光源ユニット１から出力の高いレーザ光を出射させても、各波長λ１〜λｎに対応した波長変換部分ではダメージが軽減され、高効率な波長変換が可能となる。これにより、光凝固等の治療レーザ光として必要な１Ｗ以上の高出力を得ることが可能となる。また、基本波のレーザ光のスペクトル幅（半値幅）が広くても、波長変換素子５は分散した基本波波長λ１〜λｎに対応して適切な周期構造を持つため、各基本波波長がそれぞれ波長毎に変換され、全体では波長変換効率が良くなる。
【００１６】
本実施形態では波長変換素子として、図４（ａ）に示した擬似位相整合結晶を用いたが、図４（ｂ）に示す、一律な分極反転周期構造を持っている擬似位相整合結晶を用いてもよい。この擬似位相整合結晶では中心波長λｉに対応させ、分極反転周期をΛｉとしている。この擬似位相整合結晶にλ１〜λｎのレーザ光が入射した場合、波長変換効率はλｉが一番高く、λｉからλ１、またはλｎに向かって波長が変わっていくに従って低くなる。しかしながら、中心波長λｉからλ１やλｎの変位はそれ程大きくない上に、分極反転周期がΛｉであってもλｉ周辺の波長は充分変換される。さらに、入射レーザ光の波長が分解されたことにより各波長毎のスペクトル幅（半値幅）が狭くなり、各波長の変換効率が上がる。このため、入射レーザ光を空間的に分解せず、一光束として波長変換する場合と比べると効率的な波長変換ができる。それに加えて、図４（ｂ）の擬似位相整合結晶でも空間的に波長分解されたレーザ光を入射させるため、各波長毎のレーザ光のエネルギーが小さくなり、損傷閾値の低い擬似位相整合結晶であっても、出力の高いレーザ光源を用いることができる。また、各波長毎のスペクトル幅が狭いことから、効率的な波長変換ができる。しかし、効率的な波長変換に好ましいのは図４（ａ）の擬似位相整合結晶である。
【００１７】
またさらに、ラマンシフトされたレーザ光の中心波長λｉは出力や温度等によって変動するが、波長変換素子５を通過する位置が変わるだけであり、各位置の反転周期構造部分で効率よく波長変換される。このため、精密な温度調整や付加的な波長固定のための対策が不要となり、装置構成を複雑とすることなく、コスト的に有利な装置が実現できる。なお、中心波長λｉが大きく変動する場合、その変動分αを見込んで余裕を持たせた分極反転の周期構造部分（波長λ１−αまで対応する部分、波長λｎ＋αまで対応する部分）を波長変換素子５に形成しておくと、効率の良い波長変換を維持できる。例えば、中心波長λｉ＝1180nm、スペクトル幅±1.0nm、変動α＝±2.0nmとすれば、波長1177〜1183nmの範囲に対応するように各波長の入射光路位置に合わせて周期構造部分を形成しておく。
【００１８】
波長変換素子５で波長変換されて出射した第二高調波（波長λ１／２〜λｎ／２、さらには中心波長が変動した波長）は、その空間的な分散が偏向プリズム４及び合波プリズム７により再び一つに合波される。偏向プリズム４及び合波プリズム７は、中心波長が変動した場合の変動分を含めて一つに合波する構成とすることにより、波長変換後の光路補正が不要となる。このとき、偏向プリズム６を通過したレーザ光は長波長よりも短波長の方が強く屈折されているため、波長変換素子５で変換されなかった赤外レーザ光は第二高調波の可視レーザ光と分離され、合波プリズム７の前に設けられたビームストッパ８で吸収される。従って、合波プリズム７では可視レーザ光のみが合波される。合波された可視レーザ光は集光レンズ９を通り、光ファイバ５０へと導かれる。
【００１９】
光ファイバ５０の出力端は、患者眼Ｅにレーザ光を導光するためのデリバリ光学系５２に接続されている。デリバリ光学系５２は、リレーレンズ５３、レーザ光のスポットサイズを変更するためのズームレンズ５４、対物レンズ５５、レーザ光を患者眼Ｅに向けて反射するミラー５６を備える。デリバリ光学系５２はスリットランプ６０が持つ双眼の顕微鏡部６１に取り付けられている。また、患者眼Ｅはスリットランプ６０が備える照明部６２により照明される。光凝固治療では、デリバリ光学系５２から出射したレーザ光は、コンタクトレンズ６５を介して患者眼Ｅの眼底に照射される。
【００２０】
上記の第一実施形態では波長分散光学系及び波長合波光学系にプリズムを用いたが、これに限るものではない。透過型又は反射型の回折格子やホログラフィー素子を使用することも可能である。
【００２１】
図６は第二実施形態のレーザ装置の概略構成図であり、図１と同符号の構成要素は基本的に同一であるため、ここでの説明は省略する。第一の実施形態ではプリズムを用いたレーザ光の波長分散、波長合波であったが、第二実施形態ではそれらの素子を光導波路タイプの光学系に置き換えたものである。図６において、３００は波長分散光学系としてのアレイ導波路回折格子（以下、ＡＷＧ：Arrayed Light wave Gratings）であり、４００は波長合波光学系としてのＡＷＧである。ＡＷＧは一本の入力レーザ光から波長毎の複数本の光束に分解したり、逆に、複数波長の入力レーザを一本の光束に合一したりする光合分波器の一つである。ＡＷＧは通信分野におけるＷＤＭ（波長分割多重）システムで用いられているものであり（例えば、特開２００４−１２６１３１号公報等を参照）、ＰＬＣ（Planer Lightwave Circuits）技術によりシリコンや石英基板上に、導波路を形成した光回路である。
【００２２】
ＡＷＧ３００，３００の構成を簡単に説明する。ＡＷＧ３００の基板３１上には、入力導波路３２、回折格子を形成しているスラブ導波路３３、長さの異なる複数のアレイ導波路３４、スラブ導波路３５、それぞれの波長毎に複数のレーザ光を出力する出力導波路３６が設けられている。また、ＡＷＧ４００の基板４１には、複数本のレーザ光を入力する入力導波路４２、スラブ導波路４３、アレイ導波路４４、スラブ導波路４５、可視レーザ光の出力導波路４６、赤外レーザ光の出力導波路４７が設けられている。
【００２３】
レーザ光源ユニット１からの赤外レーザ光はファイバ３０に導光され、その出力端は入力導波路３２に接続されている。入力導波路３２に入力された赤外レーザ光は、スラブ導波路３３へと到る。スラブ導波路３３は回折格子の役割を持つため、入射した赤外レーザ光は波長毎に拡散し、分光する。分光されたレーザ光は同位相でアレイ導波路３４に分配され、アレイ導波路３４内を通過する際にそれぞれの波長によって導波路長差に応じた位相差が与えられ、スラブ導波路３５で互いに干渉してそれぞれの波長毎にスペクトル分解（先の例と同様に波長λ１〜λｎと好ましくは中心波長の変動分±αを見込んだ波長範囲に分散）されて出力導波路３６へと集光する。その際、アレイ導波路３４で与えられた位相差により波長によって焦点位置が移動するため、各波長に応じてそれぞれ異なる位置に設けられた導波路にレーザ光が入射する。従って、出力導波路３６に複数設けられている導波路にはそれぞれの波長毎にレーザ光が分配される。
【００２４】
ＡＷＧ３００の出力導波路３６と第二高調波変換用の波長変換素子３８とは、複数のファイバ３７で接続されており、波長変換素子３８とＡＷＧ４００の入力導波路４２も同様に複数のファイバ４０で接続されている。この波長変換素子３８は第一実施形態の波長変換素子５と基本的に同様な構成であり、複数のファイバ３７で導光される各波長（λ１〜λｎと好ましくはこれに中心波長の変動分±αを見込んだ波長範囲）の入射位置に対応した分極反転周期の周期構造を持つ擬似位相整合結晶を一体化して形成したものである。ただし、この第二実施形態における波長変換素子３８は、各入射波長に応じた導波路系を備えていることを特徴としている。
【００２５】
図７に示されるように、波長変換素子３８の擬似位相整合結晶に物理的に切り込みを入れ、凸部３８ａを導波路として複数形成し、波長変換を実現する。図７（ａ）は赤外レーザ光の光路に対して横から見た図で、図７（ｂ）は波長変換素子３８をレーザ光入射側から見た断面図である。各波長に対応する入射光路位置に凸部３８ａが形成されている。波長変換素子３８に用いる擬似位相整合結晶を作る際に、予め周期分極反転構造が作製されているＬＮ（LiNbO3）基板（凸部３８ａの基板）と、これより屈折率の低いＬＴ（LiTaO3）基板３８ｂとを接合させる。基板同士を直接接合した後、光導波路となる上基板を研磨によって薄膜化し、ダイシングソーを用いて凸部３８ａを複数形成する。凸部３８ａの切断面を鏡面化することによって、凸部３８ａと接する空気との屈折率の違いで上面と左右の面でで全反射が起こる。また、凸部３８ａの下にＬＴ基板があるため、凸部３８ａの下面でも全反射が起こる。従って、凸部３８ａ内は上下左右すべての面が全反射となり、導波路となる。これらの各凸部３８ａに入力となる赤外レーザ光の各波長に対応するファイバ３７がそれぞれ融着されている。また、凸部３８ａの出力側にはそれぞれに対応するファイバ４０が融着されて、波長変換素子を通過したレーザ光の導波路を形成する。この構成によって、各波長の波長変換が導波路上で行われる。
【００２６】
凸部３８ａの幅は導波路を形成するために、好ましくは４〜５μｍである。なお、本実施形態では、周期分極反転構造が作製されているＬＮ基板にＬＮ基板より屈折率の低い基板として、ＬＴ基板を接合させたが、これに限るものではない。ＭｇＯドープＬＮ基板を用いてもよい。また、本実施形態では、物理的加工により導波路となる凸部を形成したが、これに限るものではない。プロトン交換法により擬似位相整合結晶に導波路を形成してもよい。この方法では図５（ｂ）の凸部３８ａのような物理的な切り込みによる導波路の形成ではなく、擬似位相整合結晶に化学処理を行い、凸部３８ａにあたる位置に導波路を形成する。従って、この方法では擬似位相整合結晶に複数の導波路が形成される。
【００２７】
第二実施形態の波長変換素子３８では溝をつけることで導波路を形成したが、これに限るものではない。波長変換素子３８の入射側と出射側にマイクロレンズアレイを融着し、そこにそれぞれに対応するファイバを融着することで、入力及び出力レーザ光の光軸を合わせることでもよい。
【００２８】
ＡＷＧ４００では入力導波路４２で複数本の入力レーザ光を受け、出力導波路４６で可視レーザ光を一つに合波すると共に、残りの基本波の赤外レーザ光を一つに合波する働きを持っている。波長毎に分けられた複数のレーザ光はスラブ導波路４３で回折され、アレイ導波路４４でそれぞれの波長毎に位相差を与えられる。レーザ光はスラブ導波路４５で可視域と赤外域が別々の場所に集光され、可視レーザ光は出力導波路４６へ、赤外レーザ光は出力導波路４７へとそれぞれ合波される。
【００２９】
ＡＷＧ４００には波長変換素子３８で波長変換されなかった基本波の赤外レーザ光を導光光学系５２へと導かないために、スラブ導波路４５で赤外レーザ光を出力導波路４７へと導き、ファイバ４８を介してビームストッパ４９で赤外レーザ光を吸収する。なお、スラブ導波路からの赤外レーザ光の分波による赤外レーザ光のダンプに限らない。可視と赤外が混在したレーザ光が通る導波路内にダイクロイックミラーを作り込むことによって、赤外光のみを導波路から取り出し、ダンパに吸収される構成であってもよい。また、導波路からのレーザ光をレンズでダイクロイックミラーに導き、可視レーザ光と赤外レーザ光を分けた後で、可視レーザ光のみを別の導波路に導いてもよい。
【００３０】
この第二実施形態のように波長分散光学系、波長変換光学系及び波長合波光学系を導波路タイプとすれば、第一実施形態と同様の効果に加え、アライメント調整が不要となり、高信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第一実施形態の構成を示す図である。
【図２】レーザ光源ユニットの内部構造を示す図である。
【図３】本発明で使用するラマンファイバの誘導ラマン散乱特性を示す図である。
【図４】本実施形態の擬似位相整合結晶の構造を示す図である。
【図５】基本波波長と擬似位相整合結晶の分極反転周期との対応を示すグラフである。
【図６】第二実施形態の構成を示す図である。
【図７】導波路タイプの波長変換素子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ レーザ光源ユニット
３ 分散プリズム
４、６偏向プリズム
５ 波長変換素子
７ 合波プリズム
８ ビームストッパ
２０ ラマンファイバ
２５ 励起光源
３７、４０ ファイバ
３８ 波長変換素子
４９ ビームストッパ
５２ デリバリ光学系
６０ スリットランプ
７０ 制御ユニット
３００、４００ ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、該波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、該波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、該合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項２】
請求項１の波長変換素子は、分極反転の周期構造を持つ擬似位相整合素子であって、空間的に分散されたレーザ光の各波長の光路位置で各波長に対応して擬似位相整合を満たす周期構造が連続的又は段階的に形成された擬似位相整合素子を持ち、該擬似位相整合素子を一体化した波長変換素子であることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２の医療用レーザ装置において、前記波長変換光学系は前記レーザ光源からのレーザ光の中心波長の変動分を含む波長範囲についても各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を備えることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの医療用レーザ装置において、前記波長分散光学系及び波長合波光学系を導波路タイプの光学系で構成したことを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項１】
患部組織にレーザ光を照射して治療する医療用レーザ装置において、スペクトル幅を持つ赤外域のレーザ光を出射するレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光の波長を空間的に分散する波長分散光学系と、該波長分散光学系により分散されたレーザ光の各波長の光路位置に対応して配置され、各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を持つ波長変換光学系と、該波長変換光学系で変換された各第二高調波を合波する波長合波光学系と、該合波されたレーザ光を患者の患部組織に導光する導光光学系と、を備えることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項２】
請求項１の波長変換素子は、分極反転の周期構造を持つ擬似位相整合素子であって、空間的に分散されたレーザ光の各波長の光路位置で各波長に対応して擬似位相整合を満たす周期構造が連続的又は段階的に形成された擬似位相整合素子を持ち、該擬似位相整合素子を一体化した波長変換素子であることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２の医療用レーザ装置において、前記波長変換光学系は前記レーザ光源からのレーザ光の中心波長の変動分を含む波長範囲についても各波長をそれぞれ第二高調波に変換する波長変換素子を備えることを特徴とする医療用レーザ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかの医療用レーザ装置において、前記波長分散光学系及び波長合波光学系を導波路タイプの光学系で構成したことを特徴とする医療用レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１８９５８７（Ｐ２００６−１８９５８７Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８９１（Ｐ２００５−８９１）
【出願日】平成１７年１月５日（２００５．１．５）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月５日（２００５．１．５）
【出願人】（０００１３５１８４）株式会社ニデック (745)
【Ｆターム（参考）】
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